마이클 패러데이의 전자기 유도 발견 1

전기와 자석의 관계를 발견

1752년 비오는 벌판에서 연을 날리는 실험을 통해 번개 정체가 전기임을 밝혀낸 미국의 벤저민 프랭클린은 번개의 방전이 자석의 극성을 반전시킨다는 기록을 남겼습니다. 전기에는 플러스와 마이너스가 있고, 자석에는 N극과 S극이 있습니다. 전기도 자석도, 각각 같은 것 끼리는 반발하여 밀어내고, 다른 것끼리는 서로 끌어당기는 성질이 있습니다. 또한 전기와 자석의 힘은, 그 힘이 작용하는 물체 사이의 거리가 가까울수록 커집니다. 이러한 이유로 전기와 자기 사이에는 어떤 관계가 있는 것이 아닐까하고 옛날부터 생각되고 있었습니다. 1820년 덴마크의 한스 크리스키안 외르스테드는 실험을 위해 볼타 전지의 스위치를 껐다 켰다 반복하고 있었는데, 전지의 바로 옆에 놓여 있던 나침반의 방향이 바뀌는 것을 발견했습니다. 그는 이 현상을 면밀히 살펴보고, 도선에 전류를 흘렸을때 그 주위에 자기장이 발생하는 것을 발견하였고, 전기와 자기 사이에 밀접한 관계가 있음을 발견했습니다. 외르스테드의 실험 결과는 프랑스의 프랑수아 아라고에 의해 프랑스 과학 아카데미에서 소개되었습니다. 그 보고를 들은 앙드레마리 앙페르는 전자기의 연구를 시작했습니다. 그는 도선에 전류를 흘리면 전류가 흐르는 방향을 기준으로 오른나사를 돌리는 방향으로 자기장가 발생하는 오른나사의 법칙을 발견하고 전류와 그 주위에 가능한 자장과의 관계를 앙페르 법칙으로 정리했습니다. 그런데 이 시대에는 아직 전류 흐름의 방향이 정의되어 있지 않았습니다. 앙페르는 오른나사의 법칙을 정의하면서, 전류는 플러스에서 마이너스로 흐른다고 결정했습니다.　

전기 모터의 발명

외르스테드와 앙페르가 전기와 자기의 관계에 대해 발견한지 얼마 지나지 않아, 영국의 험프리 데이비와 윌리엄 하이드 울러스턴은 전동기 개발에 착수했습니다만, 이 개발은 실패로 끝나게 되었습니다. 그때 데이비의 조수로 일하고 있던 마이클 패러데이는, 그들로부터 이 개발에 대한 이야기를 듣고, 독자적으로 전동기의 연구를 진행했고, 곧 전동기를 만들었습니다. 그는 세계에서 처음으로 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치, 즉 전기 모터를 개발했습니다. 그러나 패러데이는 이 성과를 데이비나 울러스턴과 상담하지 않고 발표해 버렸습니다. 데이비는 패러데이의 이 행동에 분노했고, 그 결과 데이비와 패러데이의 사제 관계가 악화되었습니다. 그 후 패러데이는 런던 왕위 협회의 회원이 되었지만, 이때 데이비는 패러데이가 회원이 되는 것에 맹렬히 반대하고, 패러데이가 울러스턴의 전동기 아이디어를 훔쳤다고까지 비판하고 있습니다. 물론 패러데이의 만들어낸 전동기는 울러스턴이 생각한 방법과는 다른 내용이었고, 후에 데이비는 '나의 가장 큰 발견은 패러데이이다'라고 말할 정도로 패러데이를 높이 평가하고 있습니다. 당시 데이비가 패러데이를 강하게 비판한 것은 데이비가 패러데이의 실적에 질투했기 때문이라고도 합니다. 어쨌든 패러데이는 이렇나 실적에도 불구하고 전자기 연구를 하기 어려운 상태가 되었습니다. 이 무렵은 산업혁명에 의해 과학과 기술에 관련된 일이 폭증하였기 때문에, 패러데이는 전자기 연구에 몰두할 수 없는 입장에 있었습니다. 패러데이는 전류가 나침반의 방향을 변화시킨다면, 반대로 자석도 전류에 영향을 미치는 것이 아닌가, 또 전기장이나 자기장은 빛에 영향을 미치는 것이 아닐까 하는 생각을 하고 있었습니다. 그러나 그것들을 실험으로 확인하려고 했지만 아무것도 발견하지 못했습니다. 그는 전자기학에 관한 연구를 더욱 진행하고 싶다는 생각을 품고 있었지만, 그에게는 일상적인 평범한 일이 계속 요구되었습니다. 마침내 패러데이가 전자기학의 연구로 돌아갈 수 있었던 것은 1830년대가 된 이후였습니다.